Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik MOSFET High side Treiber

Dirk F. schrieb:
> Oder ist der gezeigte Treiber intern galvanisch getrennt ?

Nein, das ist er nicht. Für deine Anforderung solltest du vor die ganze 
Schaltung einen Optokoppler setzen und die gezeigte Schaltung aus einem 
eigenen Netzteil speisen.

Dirk F. schrieb:
> Möchte gerne eine  komplette galvanische Trennung machen, also
> zusätzlich noch einen Optokoppler zwischen Treibereingang umd MCU
> setzen.

Wenn's komplett galvanisch getrennt ist, kannst du es dir auch leichter 
machen und einen Low-Side-Mosfet-Treiber zum Ansteuern deines 
High-Side-FETs verwenden

Dirk F. schrieb:
> Kein PWM Betrieb, nur ein/aus alle paar Sekunden

Da müsste man jetzt deine Anwendung kennen.
Evtl. ist ein Smart-Highside-Switch auf der Lastseite eine Option für 
dich?
So ein Nachfahre vom BTS555 ?

Zum Einschalten ziehst du dem einfach ein Pin auf (Last-)GND, das klappt 
mit jedem Optokoppler. Damit ist die galvanische Trennung fast 
geschenkt, keine zusätzliche Stromversorgung nötig usw.

Dirk F. schrieb:
> Was ist, wenn ...
> Möchte gerne ...

Besser wäre, Du sagtest präzise, welche Last Du wovon
versorgt wann/wie oft schalten wolltest (+ Umstände).

Das wäre - sofern vollständig beschrieben - eindeutig.

Εrnst B. schrieb:
> Da müsste man jetzt deine Anwendung kennen.

3 Phasen Netz 400 V (Sternpunkt geerdet oder auch nicht).
B6 Gleichrichterbrücke

MOSFET zum Abschalten der Plus oder Minus Leitung (ca 10 A)
Achtung: Minus !=  GND oder PE

Induktive Last mit Freilaufdiode.

Dirk F. schrieb:
> 3 Phasen Netz 400 V (Sternpunkt geerdet oder auch nicht).
> B6 Gleichrichterbrücke
>
> MOSFET zum Abschalten der Plus oder Minus Leitung (ca 10 A)
> Achtung: Minus !=  GND oder PE

Ok. Smart-Switch fällt aus.

Ich würde einen DC/DC-Wandler (fertiges Modul) nehmen um die 
Treiber-Schaltung galvanisch getrennt zu versorgen, und einen Chip wie 
den VO3120 (gibt's ähnlich von vielen Herstellern)

Danke Ernst

D.h. ich könnte mit einem 24 V DC-DC Wandler dann direkt einen MOSFET 
TW030N120C damit betreiben. Ohne weitere Bauteile...

Dirk F. schrieb:
> D.h. ich könnte mit einem 24 V DC-DC Wandler dann direkt einen MOSFET
> TW030N120C damit betreiben. Ohne weitere Bauteile

Und den Wandler auf der Primärseite abschalten?

Keine gute Idee. Die Spannung nach dem Wandler steigt und fällt sehr 
langsam, währenddessen ist dein FET im Linearbetrieb und brennt dir 
durch.

Der Optokoppler-Treiber ist schon wichtig dabei, der kann das FET-Gate 
einigermaßen schnell umladen, und sorgt dafür dass der FET entweder "an" 
oder "aus" ist, und nicht lange undefiniert dazwischen hängt.

Ne, klar mit dem Treiber Baustein......

Dirk F. schrieb:
> D.h. ich könnte mit einem 24 V DC-DC Wandler dann direkt einen MOSFET
> TW030N120C damit betreiben. Ohne weitere Bauteile...

Naja, ein Pull-Down Widerstand am Gate wäre sinnvoll, damit das Ding 
auch halbwegs schnell wieder ausschaltet. Aber ganz ohne würde ich das 
nicht machen, denn damit ist das Einschaltverhalten relativ undefiniert 
und langsam. Denn die Spannung Aus so einem DC/DC Wandler steigt und 
fällt nicht sooo schnell, eher im Millisekundenbereich. Für einmaliges 
Schalten kann das funktionieren oder auch nicht. Ein Treier schaltet 
schnell und sicher in ein paar Dutzend Nanosekunden. Sowas gibt es auch 
schon fertig.

https://industry.panasonic.eu/products/components/coupler/photovoltaic-mosfet-driver

Dirk F. schrieb:
> Ne, klar mit dem Treiber Baustein......

Ja. Mach vielleicht mal einen Schaltplan (Skizze) und stell's hier rein, 
dann können wir drüberschauen und sicher sein, dass es keine 
Missverständnisse gab.

24V DC/DC wär mir übrigens etwas knapp an den Absolute Maximum Ratings 
des FETs (25V), allerdings will er für optimalen RDSon 18V..
-> Überlegen ob ein 15V-DC/DC reicht, oder schauen ob's was mit 18 oder 
20V gibt.

So in etwa ?

Dirk F. schrieb:
> So in etwa ?

Ja. Ich würde aber noch 10k als Pull-Down ans Gate machen. Der sorgt für 
einen sicher geschlossenen MOSFET, wenn die Stromversorgung 
ausgeschaltet ist. Ein Entkoppelkondensator von 100nF am Treiber kann 
nicht schaden, auch wenn der nicht oft schaltet.

Allerdings musst du das Rad nicht neu erfinden. Es gibt fertige 
Halbleiterrelais auf MOSFET-Basis, die Gleichstrom schalten können, auch 
wenn die 600VDC bei dir schon ganz sportlich sind.

https://www.buerklin.com/de/p/crydom/halbleiterrelais/d4d12/30G8525/

400V DC, 12A

Reicht nicht ganz, aber vielleicht ein Ansatz.

Oder ein "old school" Relais, natürlich als DC Ausführung.

https://www.hvc-technologies.de/produkte/dc-contactor?f_typ=&f_kontaktanordnung=&f_schaltspannung=32&f_dauerstrom=21&cm=0

@Falk:
Leider alles viel zu groß.
Soll in ein neues Gerät auf die Leiterplatte.....

Dirk F. schrieb:
> Leider alles viel zu groß.
> Soll in ein neues Gerät auf die Leiterplatte.....

Ohje, jetz soll der Schwermaschinenbau auch noch auf Zuckerwürfelgröße 
schrumpfen . . .
Wenn du dort schalten willt, hast du bis zu 600V DC. Incl. Reserve 
brauchst du mindestens einen 800V, real eher einen 1200V IGBT. Die gibt 
es, auch in relativ kleinen Gehäusen wie DPAK. Aber so ein IGBT hat auch 
ca. 2V U_CE, macht bei 10A 20W, die einen passenenden Kühlkörper 
brauchen. Wenn du nur passiv kühlst, ist der auch einigermaßen groß, so 
in Richtung Zigarettenschachtel. Mit Lüfter natürlich deutlich kleiner, 
dann reichen 25x25mm mit Miefquirl drauf. Den Treiber gibt es in SO8, 
sehr klein, den DC/DC-Wandler mit 0,25W und 1000V Isolationsspannung 
auch, wobei man aufpassen muss. Die 1000V sind meist nur Prüfspannung, 
zulässige Dauerisolationsspannung ist deutlich weniger. Für deine 600VDC 
bzw. Netz brauchst du eher einen 3kV Typen, die sind etwas größer. Z.B. 
RSO Serie von Recom. Leider ist bei vielen, kleinen DC/DC Wandlern keine 
Dauerisolationsspannung angegeben, nur Prüfspannungen. Ob das reicht, 
muss man dann selber entscheiden.

Hallo Falk,
danke für die Hinweise.
Ich dache an einen MOSFET mit 30 MOhm RDSON, wären dann etwa 3 Watt 
Verlustleistung bei 10 A.
TO247 auf Leiterplatte mit Kühlkupferfläche sollte noch passen.

Dirk F. schrieb:
> Ich dache an einen MOSFET mit 30 MOhm RDSON,

Den Du ja auch schon genannt hattest, diesen hier:

https://www.mouser.com/catalog/specsheets/Toshiba_TW030N120C_E_20220615.pdf

> wären dann etwa 3 Watt Verlustleistung bei 10 A.
> TO247 auf Leiterplatte mit Kühlkupferfläche sollte noch passen.

Du meinst Pins biegen, und die Rückseite auf ein PCB mit
(hoffentlich wenigstens wirklich großer) Kupferfläche?

Hmmmm... bei welcher Cu-Stärke und welcher Fläche denn?
Klein und 3W ist auf PCB vielleicht gar nicht so einfach.

Bei dieser Vorgabe hätte ich eher den hier empfohlen:

https://www.mouser.de/ProductDetail/ROHM-Semiconductor/SCT4018KW7TL?qs=By6Nw2ByBD1oFx1%252BPeVe0A%3D%3D

Kostete 4€ mehr, wäre aber wesentlich niederohmiger, und
das auch bzgl. Anschlüssen (und v.a. für Surface Mounting
gedacht).


P.S.:
Also falls Du Dich doch mit einem äußerst kleinen, jedoch
zumindest auch ein wenig zu hinterlüftenden
(am besten mit ein paar gr./mehreren kl. Löchern versehenen)

Cu- oder Alu-Kühlblech anfreunden könntest
(somit vielleicht auch noch kleiner und/oder kühler machbar),

dann vielleicht dessen THT Version:

https://www.mouser.de/ProductDetail/ROHM-Semiconductor/SCT4018KRC15?qs=MyNHzdoqoQJ92LXF3qy9%252Bw%3D%3D

...leider 8€ teurer als der Toshiba.

LDR schrieb:
> Etwas mehr wird es schon, das Die wird wärmer als 25°C werden.

Das kommt noch erschwerend hinzu.

LDR schrieb:
>> TO247 auf Leiterplatte mit Kühlkupferfläche sollte noch passen.
>
> Machbar ist das, kostet aber Fläche. Und nimm gleich ein richtiges
> SMD-Gehäuse.

Wozu? Nicht immer ist SMD die erste Wahl. Bei TO247 kann man auch einen 
kleinen SK??? nehmen, der bringt die 3W weg.

https://www.fischerelektronik.de/web_fischer/de_DE/K%C3%BChlk%C3%B6rper/A04/Strangk%C3%BChlk%C3%B6rper%20f%C3%BCr%20Leiterplattenmontage/$catalogue/fischerData/PR/SK459_25_STC_/search.xhtml

Naja, klar kann man heute mit Kanonen aus Spatzen schießen, SiC macht's 
möglich. Hat aber seinen Preis. Ein normaler 20A IGBT kostet einen 
Bruchteil.

https://www.mouser.de/ProductDetail/Infineon-Technologies/IKW08N120CS7XKSA1?qs=iLbezkQI%252Bsh%252Bd7RUETwWsA%3D%3D

Moin, für meinen Dimmer habe ich mal diese Schaltung gebaut. Läuft 
problemlos seit langer Zeit. Vielleicht ist das ja, was Du suchst. Den 
Mosfet habe ich gewählt, weil ich den grade rumliegen hatte.
Gruß Carsten

LDR schrieb:
> Etwas mehr wird es schon, das Die wird wärmer als 25°C werden.

Bis 100° Junction temperatur gehts noch.....

Falk B. schrieb:
> LDR schrieb:
>>> TO247 auf Leiterplatte mit Kühlkupferfläche sollte noch passen.
> Wozu? Nicht immer ist SMD die erste Wahl. Bei TO247 kann man auch einen
> kleinen SK??? nehmen, der bringt die 3W weg.

Wenn er den Platz hat und nochmal etwas zur maximalen Betriebstemperatur 
im vorgesehenen Einsatzbereich sagt… dann würde ich das auch gut finden 
- ein extra Punkt für die Kostenseite. Natürlich kann man auch einen 
unzuverlässigen, lärmenden Lüfter verwenden - falls zulässig.

> Naja, klar kann man heute mit Kanonen aus Spatzen schießen, SiC macht's
> möglich. Hat aber seinen Preis. Ein normaler 20A IGBT kostet einen
> Bruchteil.
>
> 
https://www.mouser.de/ProductDetail/Infineon-Technologies/IKW08N120CS7XKSA1?qs=iLbezkQI%252Bsh%252Bd7RUETwWsA%3D%3D

Aber so oder so: Für die Halbleiter braucht er dann einen DC/DC Wandler 
mit zwei Spannungen (+15V/-3V oder +/-15V).

Uwe D. schrieb:
> Aber so oder so: Für die Halbleiter braucht er dann einen DC/DC Wandler
> mit zwei Spannungenür Versorgung

Verstehe ich nicht. Warum ? Das Treiber iC VO3120 hat doch nur 2 
Anschlüsse für die Versorgung.

Hallo LDR,
das mag sinnvoll zu sein im PWM Betrieb um die Schaltverluste zu 
reduzieren.
Aber in meinem Fall mit max. 1 Schaltung pro Sekunde nicht notwendig.
0V Ugs zum Ausschalten reicht....

Dirk F. schrieb:
> LDR schrieb:
>> Etwas mehr wird es schon, das Die wird wärmer als 25°C werden.
>
> Bis 100° Junction temperatur gehts noch.....

Da Du die Fragen zur Entwärmung nicht näher beantwortetest
(Umst. mechanisch, materiell, zwangsbelüftet nein/ja, wie),
hier zur Sicherheit:

https://www.ti.com/lit/an/snva419c/snva419c.pdf